新型溶液加工共轭聚合物的合成及其在有机光电器件中的应用

发布时间：2019-08-04 09:41

【摘要】：近几年来，由于拥有许多得天独厚的优势，如可通过低成本的溶液加工制备大面积的柔性器件，聚合物光电器件（如聚合物发光二极管（PLED）或聚合物太阳电池（PSC）等）作为研究的热点而备受关注。PLED或PSC器件通常采用多层结构，包括夹在两电极间的聚合物活性层，以及插入到电极与活性层之间的界面修饰层。活性层材料的选择对器件效率的高低起到了决定性的作用；而界面修饰材料可以降低电极与活性层界面处载流子的注入/抽提势垒，从而大幅提高器件的效率。因此，为了获得高效的聚合物光电器件，急需开发新的活性层和界面修饰层材料。本论文涉及两个方面的研究，一方面围绕对水醇溶共轭聚合物进行主链或侧链修饰，以提高其在聚合物光电器件中的界面修饰能力；另一方面，通过降低聚合物主链芴单元9位上烷基链的空间位阻，以提高窄带隙聚芴类材料的空穴迁移率，改善其光伏特性。第二章中，我们利用聚合物的离子交换反应合成出了带有不同对离子的以芴-三苯胺为主链的新型季铵盐共轭聚电解质。我们首先将其作为阳极界面修饰材料用于以PF8BT为发光层PLED器件中，发现对离子的选择对器件效率有很大的影响。PFN-TPA-F具有这里面最佳的阳极界面修饰能力外，其余材料均没有改善阳极界面处空穴注入的能力。而将这些材料作为阴极界面修饰材料用于以P-PPV为发光层的PLED器件中，发现结果刚好相反，即除PFN-TPA-F之外，其余材料均表现出了良好的电子注入/传输能力。第三章中，，我们合成了一系列侧链含氧化胺基团，主链含吡啶基团的新型中性水醇溶共轭聚合物。同前驱体聚合物PNs相比，PNOs中的氧化胺基团不但可以改善聚合物在醇类溶剂中的溶解性，还可以大幅降低阴极界面处的电子注入/抽提势垒，是一类有希望的界面修饰材料。基于PNOs/Al阴极的PSC和PLED器件比基于PNs/Al阴极的器件表现出了更高的效率。当使用PF6NO25Py作为阴极界面修饰层时，与纯铝阴极器件相比，其PLED器件的效率提高了90多倍，PSC器件的效率提高了1.7倍。第四章中，我们合成了一系列主链含N-氧化吡啶或吡啶季铵盐等强极性基团的新型水醇溶共轭聚合物。基于PFNPyNO/Al、PFNOPyNO/Al和PFNBrPyBr/Al阴极的PSC器件比基于纯铝阴极的PSC器件表现出了更高的能量转换效率，表明这些材料都拥有良好的阴极界面修饰能力。但这类材料的界面修饰能力主要来源于其极性侧链，主链上极性基团的选择对其影响不大。它们同基于PFN/Al阴极的PSC器件具有相当的效率。第五章中，我们合成了一系列新型的基于9位烷基单取代芴的窄带隙聚合物。通过减少主链芴单元9位上的烷基链数量降低了烷基链造成的空间位阻。相对于传统的基于9,9-烷基双取代芴的窄带隙聚合物，这些材料拥有更高的空穴迁移率，使得基于这些材料的PSC器件获得了更高的填充因子与短路电流，从而提高了器件的能量转换效率。这其中基于PF25DBT8:PC71BM活性层的PSC器件表现出了最好的性能，其能量转换效率达到了3.97%，对应的短路电流、开路电压和填充因子分别为7.71mA/cm2、0.90V和57.23%。
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华南理工大学博士学位论文1.2 聚合物太阳电池作为一种新型薄膜光伏电池技术，同无机太阳电池相比，聚合物太阳电池是一种具有鲜明综合优势的太阳能发电技术，目前其效率和稳定性同无机太阳电池相比还有一定差距，但是聚合物太阳电池具有的低成本、柔性、大面积等特点也使其在未来太阳电池技术领域大有用武之地。1.2.1 聚合物太阳电池器件的结构和工作机理

新型溶液加工共轭聚合物的合成及其在有机光电器件中的应用

由激发产生的电子数与被吸收的光的电子数与所有入射的光子数之比为外量子效率和电流密度之比，它与器件的量子效率成正比，光器件的性能时，常用流明效率这个性能指标。器件工作时所消耗的电功率之比，单位为 lm/w。发光体的表面明亮程度（发光）的物理量。发光眼从某一个方向观察光源时，在这个方向上光的，单位为cd/m2。色进行描述和测量需要用到色度图（图 1-6）。标示出来。该标准的色度系统由国际照明委员会4 年对该系统进行了补充[63]。根据规定美国国家红光的色坐标为（0.67，0.33），标准绿光的色坐标（0.14，0.08），纯正的白光色坐标为（0.33，0
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：O631.1;TM914.4

【参考文献】